Nesse post vamos descrever informações básicas sobre vedação de bombas e motobombas que utilizam selos mecânicos para vedação do eixo.
(Vilmar Luis Rossi – Engenharia)
Quem utiliza ou trabalha com bombas e motobombas com certeza já ouviu falar sobre vazamentos de líquidos. A solução para este problema nos sistemas que utilizam selos mecânicos pode ser, sobretudo, desafiadora.
O que é vedação por selo mecânico?
Antes de mais nada, devemos entender que o selo mecânico é um conjunto de componentes de vedação presente na motobomba. Também chamado de caixa de vedação, tem a função de impedir a passagem de líquido, ar ou corpo estranho na região onde o eixo atravessa a carcaça. Do mesmo modo, é justamente ele que faz o isolamento entre os meios interno e externo da bomba.
As formas de vedação mais utilizadas em bombas e motobombas são a vedação estática e a vedação dinâmica. Em síntese, aqui vamos falar sobre conceitos básicos da vedação dinâmica radial, que é também chamada por vedação por selo mecânico.
Acima de tudo, o selo mecânico é um conjunto de componentes que tem a finalidade de impedir a passagem do líquido ao longo da interface de duas superfícies de movimento rotativo. Normalmente, uma superfície permanece parada (estacionária), enquanto a outra gira junto com o eixo (rotativa).
Uma grande vantagem em adotar selos mecânicos é que a lubrificação de suas pistas de deslizamento é feita pelo próprio líquido bombeado. Além disso, este tipo de vedação não apresenta vazamentos visíveis que possam prejudicar os contaminar o local onde a motobomba está instalada.
A geometria dos selos mecânicos
A geometria dos selos mecânicos pode variar de acordo com os modelos comercializados pelos diversos fabricantes. Contudo, as partes fundamentais normalmente serão semelhantes em geometria e função.
Na figura 1 é possível visualizar as partes que compõem o selo mecânico.
Figura 1 – Componentes do selo mecânico
- Face estacionária: Esta parte é fixada na carcaça.
- Face rotativa: Esta parte é fixada no eixo do acionador.
- Mola: Tem a função de manter o contato entre as faces estacionária e rotativa.
- Vedação Primária: acontece “naturalmente” em função da geometria das duas faces, estacionária e rotativa, estarem em contato perfeito, impedindo a passagem do líquido, por meio da formação de um filme lubrificante (que nada mais é do que uma barreira que o próprio líquido forma);
- Vedação Secundária: é feita por meio de elastômeros presentes nos componentes das faces estacionária e/ou rotativa.
Ainda assim, você pode estar se perguntando: “Será que todo selo mecânico tem essa mesma geometria e esses mesmos componentes?”. Podemos afirmar que existem outras geometrias e partes diferentes, como é possível ver na figura 2:
Figura 2 – Exemplos de selos mecânicos
Estes selos mecânicos ilustrados são os mais comuns e fabricados para aplicações simples, por exemplo, para o bombeamento de água limpa. Podemos afirmar que as geometrias dos selos mecânicos são as mais diversas. Seja como for, pode até mesmo ser uma geometria diferente para atender uma aplicação específica ou simplesmente devido ao processo de fabricação de cada fabricante de selo mecânico.
Materiais
As faces rotativa e estacionária, bem como a borracha de vedação são produzidas de diferentes materiais. Nesse sentido, para saber um pouco mais sobre isso, sugerimos consultar a apostila que está disponível para download no site da FAMAC (clique AQUI). Faça a leitura desse material para entender que cada componente do selo mecânico pode ser produzido de diferentes materiais. Entendendo isso você vai escolher para cada equipamento um selo mecânico cujos materiais de fabricação sejam compatíveis com líquido que for bombeado e, evidentemente, com a aplicação.
Causas de vazamento de líquido em sistemas com selo mecânico
As principais causas de vazamento de líquido em sistemas com selo mecânico são, em suma:
- Desgaste: com o tempo, os componentes do selo mecânico podem se desgastar devido ao atrito e à exposição contínua aos líquidos bombeados. Isso pode levar a pequenas folgas que permitem o vazamento.
- Instalação inadequada: se o selo mecânico não for instalado corretamente, haverá desalinhamentos ou distorções, criando espaços pelos quais os líquidos podem escapar.
- Contaminação: partículas sólidas ou substâncias corrosivas no líquido bombeado podem danificar os componentes do selo mecânico, comprometendo sua eficácia e resultando em vazamentos.
- Pressão e temperatura excessivas: operar a bomba em condições de alta pressão ou temperatura fora das especificações do selo mecânico pode causar falhas e vazamentos.
Consequências
- Perda de eficiência: o vazamento constante reduz a eficiência da bomba, exigindo mais energia para realizar o mesmo trabalho.
- Desgaste adicional: o vazamento pode causar corrosão e desgaste em outras partes da bomba e do sistema, aumentando os custos de manutenção e reparo.
- Risco de contaminação: em indústrias sensíveis, como a de produtos químicos ou farmacêutica, vazamentos podem levar à contaminação do produto, resultando em perdas financeiras significativas e riscos à segurança.
Casos especiais
Para temperatura acima da 60ºC, alguns modelos de bomba já são montados com selos especiais para atender a essa condição. Aliás, quando não especificada a limitação de temperatura para o modelo, é recomendado que a temperatura da água esteja entre 15 e 25°C, visando garantir o desempenho hidráulico e reduzindo os problemas com cavitação da bomba. Ainda mais, para selos mecânicos normais, não é recomendado ultrapassar 60ºC de temperatura máxima, visando garantir a vida útil.
Para aplicações específicas, como é o caso das bombas submersíveis, existem modelos que possuem caixa de selagem com selos mecânicos simples ou duplos, com materiais específicos, para aplicação em líquidos abrasivos com a presença de sólidos. Nesses equipamentos o selo mecânico normalmente é montado em uma câmara de óleo, com propósito de manter o selo lubrificado e refrigerado. Dessa forma, permite a instalação de um sensor que detecta a entrada de água, o que possibilita a substituição do selo mecânico antes que a entrada de água prejudique a vida útil de todo o equipamento.
Figura 3 – Imagem em corte de uma bomba submersível da linha FBS-NG da FAMAC
Para que o selo mecânico mantenha as funções e o tempo de uso esperados, os dimensionais e tolerâncias de montagem como perpendicularismo, concentricidade, paralelismo, batimento e rugosidade devem ser rigorosamente observados. Para tanto, é fundamental observar as especificações do fabricante da bomba antes de realizar a substituição do selo mecânico, garantindo que o funcionamento e tempo de vida permaneçam de acordo com o projeto original.
Mas este será tema de outro post aqui no blog, apresentando detalhes sobre os principais cuidados no momento da manutenção e como identificar se a falha foi por tempo de uso, por aplicação inadequada ou defeito no selo mecânico.
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